[發明專利]基于分簇結構的無線傳感器網絡安全路由協議

在審

• 申請號: 201410367915.6
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104244238A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 黃廷輝;崔更申;楊旻;李景景;伊凱
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H04W12/04
• 分類號: H04W12/04;H04W40/02;H04W84/18
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 滕杰鋒

技術領域

本發明涉及網絡路由協議，具體涉及一種基于分簇結構的無線傳感器網絡安全路由協議。?

背景技術

無線傳感器網絡是由大量靜止或移動的傳感器節點以自組織和多跳等方式構成的無線網絡，共同協作地感測、采集、傳輸和處理網絡覆蓋區域內被感測對象的信息，并最終把這些信息發送給網絡的所有者。無線傳感器網絡正在迅速成為人們喜歡的選擇。相比于一般網絡的安全，無線傳感器網絡的安全問題是一個相當困難的任務。在解決無線傳感器網絡安全問題上存在著許多障礙，這包括受限制的處理能力、存儲空間、無線信道帶寬和電池能源。由于無線傳感器網絡在通信和計算能力上存在固有的局限性，造成了嚴重的安全問題。如果部署在一個不受保護的環境下，無線傳感器網絡將受到各種各樣攻擊的威脅，可能會影響其他傳感器節點把有害節點當作合法節點，重組整個網絡。?

目前國內外絕大多數無線傳感器網絡在處理DoS攻擊、選擇性轉發攻擊和洪泛攻擊方面存在不足，以及在應對外部攻擊時容易導致密鑰泄露。?

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于分簇結構的無線傳感器網絡安全路由協議。本發明能夠提高網絡的穩定性，減少有害節點破壞網絡的現象，提高網絡抵抗有害節點攻擊的能力，提高網絡的抗毀性，并且能夠延長網絡的生命周期，減少能量消耗。?

本發明的技術方案如下：?

一種基于分簇結構的無線傳感器網絡安全路由協議，包括：建立基于分簇結構的無線傳感器網絡路由；基于節點動作信任的無線傳感器網絡路由方案；基于分簇的無線傳感器網絡密鑰管理路由方案。?

所述的基于節點動作信任的無線傳感器網絡路由方案，具體步驟包括：?

(1)第一輪時，所有的節點按照LEACH協議中選擇簇頭的方法，在簇建立階段選擇簇頭，被選擇的簇頭節點向所有的節點廣播消息，并通知基站。其余節?點通過計算與簇頭的距離，選擇最近的簇頭，并向其發送加入簇的請求；當收到簇頭的確認消息時，簇建立階段結束。?

(2)當穩定運行階段結束后，各成員節點將當前輪次中觀察范圍內節點的直接信任值發送給簇頭節點，簇頭節點繼而發送給基站。?

(3)由基站算出各傳感器節點綜合信任值，判斷是否為可疑節點；若為可疑節點，則通知觀察該節點的其余節點，不需要再統計、計算該節點的直接信任值，并將該節點剔除出網絡。?

(4)在剩余的節點中，選擇極可信節點作為下一輪的簇頭節點，其余可信節點選擇最近的簇頭，加入簇群，完成簇建立階段。?

(5)繼續步驟(2)，直至整個網絡中全部傳感器節點能量消耗殆盡。?

所述的基于分簇的無線傳感器網絡密鑰管理路由方案，具體步驟包括：?

(1)首先，在所有傳感器節點部署完成之后，在整個網絡中形成一個密鑰池，用于統一存儲密鑰，設置管理節點，所有的傳感器節點擁有相同的初始能量且被選為簇頭的概率相同。?

(2)當第一輪時，按照LEACH協議中選取簇頭的方法形成簇結構，由管理節點依次為簇頭節點以及成員節點分配密鑰，完成密鑰的預分配過程。?

(3)從第二輪開始，剩余的管理節點為相對應的簇結構分配密鑰，將剩余的管理節點依據剩余能量的多少進行排序，按照從大到小的順序依次為多余的簇分配密鑰。?

(4)當到達穩定階段時，傳感器節點將取出的密鑰通過三元多項式函數形成成對密鑰。這樣一來，同一簇結構內的傳感器節點就可以進行通信。?

(5)每輪結束后，將所有傳感器節點上的密鑰銷毀，防止外部捕獲得到密鑰信息。?

(6)繼續步驟(3)，直至整個網絡中傳感器節點能量消耗殆盡。?

附圖說明

圖1描述了本發明所述網絡路由的建立。?

圖2是基于節點動作信任的無線傳感器網絡路由方案的流程圖。?

圖3是無線傳感器網絡密鑰管理路由方案的流程圖。?

圖4描述了本發明中受到有害節點攻擊時剩余節點的情況比較。?

圖5描述了本發明中受損節點影響非受損節點通信的概率比較。?

具體實施方式